Как доказать что воздух это смесь веществ а не химическое соединение
Воздух с точки зрения химии, его основные свойства
На страницах блога мы много рассказываем о самых разных химических веществах и смесях, но у нас еще не было рассказа об одном из важнейших сложных веществ — о воздухе. Исправим это и расскажем о воздухе. В первой статье: немного истории изучения воздуха, его химический состав и основные факты о нем.
Немного истории изучения воздуха
В настоящее время под воздухом понимают смесь газов, 
образующих атмосферу нашей планеты. Но так было не всегда: долгое время ученые думали, что воздух — это простое вещество, целостная субстанция. И хотя многие ученые высказывали гипотезы о сложном составе воздуха, дальше догадок дело не шло до XVIII века. Кроме того, воздуху придавали философское значение. В Древней Греции воздух считался одной из основополагающих космических стихий, наряду с землей, огнем, землей и водой образующих все сущее. Аристотель относил воздух к подлунным легким элементам, олицетворяющим влажность и тепло. Ницше в своих трудах писал о воздухе, как о символе свободы, как о наивысшей и самой тонкой форме материи, для которой не существует преград.
В XVII веке было доказано, что воздух — это материальная сущность, вещество, свойства которого, например, плотность и вес, можно измерить.
В XVIII веке ученые проводили в запаянных химических сосудах реакции воздуха с различными веществами. Так было установлено, что поглощается примерно пятая часть объема воздуха, а оставшаяся часть горения и дыхания не поддерживают. В результате был сделан вывод, что воздух вещество сложное, состоящее из двух составляющих, одна из которых, кислород — поддерживает горение, а вторая — азот, «испорченный воздух», не поддерживает горение и дыхание. Так был открыт кислород. Чуть позднее получен в чистом виде азот. И только в самом конце XIX века были открыты аргон, гелий, криптон, ксенон, радон и неон, тоже имеющиеся в составе воздуха.
Химический состав
Считается, что в чистом воздухе при нормальных условиях содержится 78,1% азота и 20,93% кислорода. Однако в зависимости от географического положения и высоты над уровнем моря состав воздуха может различаться.
Существует еще такое понятие, как загрязненный воздух, то есть воздух, состав которого отличается от природного атмосферного за счет наличия загрязняющих веществ. Эти вещества бывают:
• естественного происхождения (вулканические газы и пыль, морская соль, дымы и газы от природных пожаров, растительная пыльца, пыль от эрозии почв и т.п.).
• антропогенного происхождения — возникшие в результате промышленной и бытовой деятельностью человека (выбросы соединений углерода, серы, азота; угольной и другой пыли от горнодобычи и промышленных предприятий; отходы сельскохозяйственного производства, промышленные и бытовые свалки, аварийные разливы нефти и других опасных для окружающей среды веществ; газовые выхлопы транспортных средств и т.п.).
Свойства
Чистый атмосферный воздух не имеет цвета и запаха, он невидим, хотя его можно ощутить. Физические параметры воздуха определяются следующими характеристиками:
• массой;
• температурой;
• плотностью;
• атмосферным давлением;
• влажностью;
• теплоемкостью;
• теплопроводностью;
• вязкостью.
Большая часть параметров воздуха зависят от его температуры, поэтому существует множество таблиц параметров воздуха для различных температур. Температуру воздуха измеряют с помощью метеорологического термометра, а влажность — с помощью гигрометра.
Воздух проявляет окислительные свойства (за счет большого содержания кислорода), поддерживает горение и дыхание; плохо проводит тепло, хорошо растворяется в воде. Его плотность уменьшается по мере увеличения температуры, а вязкость увеличивается.
Из следующей статьи вы узнаете о несколько несколько интересных фактов о воздухе и его применении.
Как экспериментально доказать что воздух не является индивидуальным?
4 ответов на вопрос “Как экспериментально доказать что воздух не является индивидуальным?”
Приведём примеры расчётов.
Пример 1
Определите относительную плотность кислорода по водороду:
DH2(O2) = Мr(O2) : Мr(Н2) = (16 • 2) : (1 • 2) = 16
Это означает, что кислород в 16 раз тяжелее водорода.
Пример 2
Рассчитайте относительную плотность паров воды по воздуху:
Авозд(Н2O) = Мr(H2O) : Мr(возд.) = 18 : 29 = 0,62
Это означает, что пары воды в 0,62 раза легче воздуха.
Пример 3 (обратный)
Определите относительную молекулярную массу газа X, если его относительная плотность по кислороду равна 1,0625.
DO2(Х) = Мr(Х) : Мr(O2), отсюда
Мr(Х) = DO2(X) • Мr(O2) = 32 • 1,0625 = 34
Мr(Х) = 34
Относительная молекулярная масса газа X равна 34.
Рассмотрим более сложный пример.
Пример 4
Определите состав молекул серы (Sn) в газообразном состоянии, если плотность паров этого вещества по воздуху равна 2,22. 
Следовательно, формула серы в газообразном состоянии — S2.
Основные понятия
Состав воздуха • Инертные газы • Молекулярная масса воздуха • Относительная плотность газов
Вопросы и задания
1. Определите относительную плотность углекислого газа по водороду, воздуху и кислороду. 
2. Сравните величины: плотность и относительная плотность газов. 3. Определите относительную молекулярную массу хлороводо- рода, если его относительная плотность по водороду равна 18,25. 4. Как экспериментально доказать, что воздух не является индивидуальным простым веществом? 5. При сгорании топлива, дыхании растений и животных потребляется огромное количество кислорода. Почему его массовая доля в воздухе не изменяется? 
6. В 1 м3 воздуха при комнатной температуре содержится 18 мл воды в виде паров. Рассчитайте, сколько воды содержится в воздухе вашего кабинета химии (размеры кабинета: 8 х 6 х 3,5 м). 
7. Как видоизменить и провести в домашних условиях опыт, подтверждающий содержание в воздухе по объёму 20,95 % кислорода? Зарисуйте сконструированную вами «опытную установку». 8. Какие вещества получают из воздуха? Где и как их используют?
Воздух
Содержание:
На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.
Воздух
Молекулярная и химическая формула воздуха, в основном азот N₂ и кислород О₂. Воздух – естественная смесь газов, образующая атмосферу Земли.
В 1774 г. французский ученый А. Лавуазье доказал, что воздух — это смесь в основном двух газов: азота и кислорода, содержание азота составляет 4/5 и 1/5 кислорода (по объему).
Качественный состав воздуха можно доказать посредством следующего опыта. Заполненный воздухом колокол опускают в воду. В железную ложечку помешают кусочек фосфора, его зажигают и вносят под колокол. При этом вода в колоколе поднимается на 1/5, так как при горении фосфора расходуется только кислород. Газ, оставшийся под колоколом — азот, он в реакцию не вступает (рис. 16).
Рис. 16. Сжигание фосфора пои колоколом: а — горение фосфора; б — уровень волы поднялся на 1/5 объема
В конце XIX в. было установлено, что в состав воздуха, кроме кислорода и азота, входят пять газообразных веществ: аргон (Аr), ксенон (Хе), криптон (Кг), гелий (Не), неон (Ne). Эти газы называются благородными из-за их химической неактивности.
Кроме того, в воздухе содержатся оксид углерода (IV) и водяные пары. Примерный состав воздуха показан в табл. 6.
Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794)
Французский ученый в 1774 г. установил состав воздуха, ввел понятия «химический элемент» и «химическое соединение». Лавуазье был автором первой классификации химических веществ и учебника «Элементарный курс химии».
Содержание углекислого газа (СО2) и водяных паров изменяется в зависимости от условий. Например, при сырой и теплой погоде в воздухе содержится больше водяных паров, а при сухой и прохладной — меньше. Процессы горения увеличивают долю оксида углерода (IV) и уменьшают содержание кислорода.
Состав воздуха
| Составные части | Содержание газов (в %) | |
| по объему | по массе | |
| Азот | 78,08 | 75,50 |
| Кислород | 20,95 | 23,10 |
| Благородные газы (в основном аргон) | 0,94 | 1,30 |
| Оксид углерода (IV) | 0,03 | 0,046 |
В результате природных явлений и деятельности человека (при землетрясении, вулканических извержениях, при сгорании топлива и выбросах из заводских труб) в атмосферу поступают такие газы, как оксиды азота — NO и NO2, оксиды серы — SO2 и SO3, сероводород — H2S.
В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы, особенно в мегаполисах. В среднем при пробеге 15 тыс. км в год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26—30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека.
Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды.
Средства защиты атмосферы
Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе на уровне не выше ПДК (предельно допустимой концентрации).
Для очистки газов от частиц широко применяют сухие пылеуловители — циклоны различных типов.
Один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана — электрическая очистка (электрофильтр).
Для высокоэффективной очистки выбросов применяют аппараты многоступенчатой очистки.
В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия. Построены и строятся автомагистрали в обход городов, принявшие весь поток транзитного транспорта, который раньше нескончаемой лентой тянулся по городским улицам.
Предприятия или их отдельные здания и сооружения, технологические процессы которых являются источником выделения в атмосферный воздух неприятно пахнущих веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами.
Для повышения эффективности санитарно-защитных зон на их территории высаживают древесно-кустарниковую и травянистую растительность, снижающую концентрацию промышленной пыли и газов.
Знаешь ли ты?
Атмосфера земного шара весит 5 300 000 000 000 000 т. Если бы, например, потребовалось перевезти из Астаны в Алматы груз, равный весу земной атмосферы, и если бы каждый поезд имел 100 вагонов и проходил весь путь за 10 ч, на перевозку этого груза было бы потрачено почти 4 млрд. лет.
Самое важное
В воздухе содержится (по объему) 78% азота, 21% кислорода, 1% инертных и других газов. Кроме вышеприведенных простых веществ, в составе воздуха находятся углекислым газ и водяные пары, содержание которых может изменяться в зависимости от условии.
Горение
В повседневной жизни мы часто наблюдаем, как горит такое топливо, как природный газ. дрова, уголь. Знаете ли вы, что горение происходит с участием кислорода, входящего в состав воздуха? Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяются теплота и свет. Такие реакции называются реакциями горения. При горении атомы простых веществ соединяются с атомами кислорода и образуются оксиды. Общая схема взаимодействия простых веществ с кислородом такова:
| простое вещество + кислород = оксид |
Горение — это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.
Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух элементов, один из которых кислород. При горении веществ в воздухе образуются те же продукты, т. е. оксиды. Однако горение веществ в воздухе происходит медленнее, чем в кислороде, так как последнего в воздухе содержится примерно в пять раз меньше.
Если опустить в сосуд с кислородом О2, тлеющий уголек (рис. 17а), то он раскаляется добела и сгорает, образуя оксид углерода (IV) СО2 (углекислый газ):
Чтобы определить, какое образовалось вещество, в сосуд наливают известковую воду — она мутнеет. Это доказывает наличие углекислого газа.
В железную ложечку поместим кусочек серы и подожжем над пламенем спиртовки, затем внесем в сосуд с кислородом. Сера S горит в кислороде О2 ярким синим пламенем (рис. 17 б) с образованием газа с резким запахом оксида серы (IV) (опыт проводится под тягой):
| сера + кислород = оксид серы (IV) |
Фосфор Р сгорает в кислороде О2 ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твердых частиц оксида фосфора (V) (рис. 17 в):
| фосфор + кислород = оксид фосфора (V) |
В кислороде горят и такие вещества (рис. 17 г), которые обычно считают негорючими, например железо. Если к тонкой стальной проволоке прикрепить спичку, зажечь ее и опустить в сосуд с кислородом, то от спички загорится и железо. Горение железа происходит с треском и разбрасыванием ярких раскаленных искр — расплавленных капель железной окалины Fe3O4. Реакцию горения железа в кислороде можно выразить следующим уравнением:
| железо+кислород | железная окалина — (смесь оксидов железа) |
Другие металлы также могут взаимодействовать с кислородом, хотя эти реакции не всегда сопровождаются горением. Если сильно нагреть медь в кислороде, она, не сгорая, превратится в черный порошок — оксид меди (II):
Рис. 17. Горение в кислороде: а — угля; б — серы; в — фосфора; г — железа
Вам уже известно, что при горении простых веществ образуются оксиды, теперь выясним, как происходит горение сложных веществ. При горении парафиновой свечи в химическом стакане на его стенках появляются капельки воды. Если в стакан налить известковую воду, то она мутнеет, что доказывает наличие оксида углерода. Таким образом, при горении сложного вещества образовались оксиды тех элементов, которые входят в состав сложного вещества. Парафин состоит из двух элементов — углерода и водорода.
Медленное окисление
Если какое-либо вещество медленно реагирует с кислородом, то теплота выделяется постепенно. Такой процесс называется медленным окислением.
Это явление наблюдается довольно часто. Например, в процессе гниения (окисления) навоза выделяется теплота, которая может использоваться в парниках.
♦ Вещества, при горении которых выделяется большое количество теплоты, называют топливом. На практике используют топливо трех видов: твердое, жидкое и газообразное.
К твердому топливу относятся антрацит, каменный уголь, бурый уголь, торф и дрова; к жидкому — продукты переработки нефти: бензин, керосин, мазут и др.; к газообразному — природный и попутный нефтяной газы, а также другие промышленные газы.
Условия возникновения и прекращения горения
Огонь возникает, когда есть три составляющие (схема 5). Первая — это топливо, которым может служить дерево, бумага, спирт, газ и т. д Второе, что необходимо, — это кислород, который взаимодействует с топливом, результатом чего является горение. Третья необходимая составляющая — это тепло. Только нагретое до определенной температуры топливо будет гореть в воздухе. Для того чтобы погасить огонь, необходимо или перекрыть доступ кислорода, или максимально понизить температуру, или устранить источник возгорания (то, что горит).
При тушении огня на пламя направляют углекислый газ или пену, которые затрудняют доступ воздуха к горючему веществу. Небольшие очаги пожара можно потушить, накрыв их сверху брезентом или одеялом. Можно также использовать песок. Для тушения угля или горящей древесины используют воду. Она охлаждает их, а образующиеся водяные пары затрудняют доступ воздуха.
Самое важное
Горение — это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света. Горение веществ в воздухе происходит медленнее, чем в кислороде. При горении простых и сложных веществ образуются оксиды. Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.
Образование основных и кислотных оксидов
Изучая горение серы, фосфора и железа, вы убедились, что металлы и неметаллы горят в воздухе, образуя оксиды. Для изучения свойств оксидов проделаем следующие опыты.
Опыт 1
В фарфоровую чашку помещаем немного свежепрокаленного оксида кальция СаО, (жженая известь), обливаем его водой. При этом выделяется большое количество теплоты, что свидетельствует о протекании химической реакции. В результате образуется рыхлый порошок гашеной извести, при растворении которого в воде получается мыльный на ощупь раствор. Изменение окраски лакмуса в синюю подтверждает об образовании основания. Схема реакции оксида кальция с водой следующая:
оксид кальция + вода  гидроксид кальция (основание) |
Растворимые в воде основания изменяют цвет индикаторов*.
* Информация индикаторах дана в § 11.
Из этого можно заключить, что оксиды металлов являются основными оксидами.
Опыт 2
Наливаем в химический стакан немного горячей воды, добавляем несколько капель раствора фиолетового лакмуса и сжигаем над водой в металлической ложечке красный фосфор. Образовавшийся в виде белого дыма оксид фосфора постепенно растворяется в воде, и образуется фосфорная кислота. Это подтверждает изменение окраски лакмуса на красную. Как видим, оксидам неметаллов соответствует кислота. Таким образом, оксиды неметаллов являются кислотными оксидами. Схема реакции:
| оксид фосфора (V) + вода фосфорная кислота |
Самое важное
При горении металлов образуется основной оксид. Основным оксидам соответствуют основания. Растворимые основания называются щелочами. При горении неметаллов образуются кислотные оксиды, им соответствуют кислоты. Существуют вещества, которые под действием кислот и щелочей изменяют свой цвет. Эти вещества называются индикаторами.
Услуги по химии:
Лекции по химии:
Лекции по неорганической химии:
Лекции по органической химии:
Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ 
Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.
Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.